IoT Platform은 각종 센서와 Device 관리(생성, 등록, 삭제), 네트워크 통신 및 클라우드 기반 데이터 분석기능을 제공합니다. 이 문서에서는 IoT 플랫폼의 유형을 통합관리와 데이터 분석처리 관점으로 나누고, 각 플랫폼의 아키텍처 및 특징에 대해 알아보겠습니다.
IoT Platform 개념
IoT 플랫폼은 아래와 같이 수백 개의 Device를 동시에 연결 관리하며, 이를 무선통신망을 통해 IoT Device Cloud 서비스로 전송합니다. 전송된 데이터는 다시 클라우드 기반 AI, 빅데이터 처리를 통해 매시업되어 다양한 응용 애플리케이션 개발이 가능합니다.
위의 단계를 세분화하여 IoT 플랫폼의 유형을 나눌 수 있으며, 각 플랫폼에 따른 아키텍처 구성요소 및 특징에 대해서 자세히 알아보겠습니다.
IoT Platform 종류
IoT 플랫폼의 종류는 크게 장치 간 연결을 관리하는 ‘통합관리 플랫폼’과 클라우드 기반 ‘데이터분석 플랫폼’으로 나눌 수 있습니다. 각 플랫폼의 기능은 다음과 같습니다.
- 통합관리플랫폼 = IoT Device 관리 + Connectivity 기능
- 클라우드 데이터분석 플랫폼 = Cloud 서비스 + Data 처리/분석 기능
IoT 통합관리 플랫폼 아키텍처
IoT 디바이스의 하드웨어 및 소프트웨어 그리고 네트워크 연결관리를 통합합니다. 대표적으로 OCF, oneM2M 표준규격이 있으며 다음과 같은 기능을 제공합니다.
- OTA 펌웨어 업데이트
- 디바이스 관리 (생성, 연결, 삭제)
- 클라우드 연결
OCF 플랫폼
IoT 디바이스 및 데이터 관리를 위한 상호연동 표준으로 운영체제나 네트워크 통신방식의 종류에 상관없이 독립적으로 IoT 디바이스 간 상호통신이 가능한 모델을 제시합니다. 참고로, Samsung의 SmartThings 스마트홈 솔루션이 대표적으로 OCF 플랫폼의 사용 사례입니다.
위의 OCF 프레임워크를 보면 가장 하위의 Transport에서는 다양한 무선네트워크 통신을 지원합니다. 그리고 상위의 Core Framework 단의 기능은 다음과 같습니다.
| 코어 프레임워크 | 설명 |
| Discovery | IoT 장치간에 상호 인식기능을 지원 |
| Provisioning | 데이터 및 Device 리소스 프로비저닝을 수행 |
| 통신 | IoT 장치간 통신기능을 지원 |
OCF 플랫폼은 인터넷에서 많이 사용하는 방식인 RESTful 방식을 사용합니다. 이 방식은 두 시스템이 인터넷을 통해 서로 정보를 교환하기 위한 인터페이스로, 외부의 Client가 Server에 접속하여 요청하는 방식으로 처리합니다.
예를 들어, 전등 IoT 장치가 있다고 가정하면, 전등은 Server가 되며 사용자의 스마트폰 App은 Client로 구동합니다. 그리고 전등 Server는 다음과 같은 서비스를 제공합니다.
- On/Off 처리
- Dimming 처리
- 조명 Color 변경
이와 같이 RESTful 방식으로 요청된 리소스는 JSON 언어를 통해 모델을 정의하여 이를 통해 명령을 내리거나 Data를 전달하게 됩니다.
oneM2M 표준
산업별로 종속적이고 폐쇠적인 플랫폼 개발의 방식에서 벗어나 사물인터넷 공동 서비스 플랫폼을 개발하기 위해 발족한 표준화 단체입니다. 전세계 표준화 개발기구에서 공동으로 설립하였습니다. (7개 단체)
- TTA (한국), ETSI (유럽), ATIS/TIA (북미), CCSA(중국), ARIB/TTC(일본)
이 표준화 결과를 바탕으로 앞서 설명해 드린 OCF, AllJoyn 기술 등의 사물인터넷 플랫폼간 표준 연동규격을 제공합니다.
2. IoT 데이터분석 플랫폼 아키텍처
클라우드 기반으로 인공지능 및 머신러닝을 이용한 데이터 분석기능을 제공합니다. 대표적으로 구글 클라우드 IoT, AWS IoT 서비스가 이에 해당합니다.
구글 클라우드 IoT 플랫폼
Google의 Cloud 기반 데이터처리 플랫폼입니다. IoT 장치로부터의 전달받은 빅데이터를 클라우드 기반의 AI 분석기술을 통해 처리할 수 있습니다.
구글 IoT 플랫폼 아키텍처의 각 요소에 대해서 간단히 살펴보겠습니다.
| 구성요소 | 설 명 |
| Cloud IoT Core | IoT 장치로부터 지속적인 데이터수집 및 저장을 담당합니다. |
| Cloud Pub/Sub | Publisher와 Subscriber의 기능을 하는 요소입니다. 각 IoT 장치로부터의 전달되는 Data의 수신이나 Event를 전송하는 역할을 합니다. |
| Cloud Functions | Pub/Sub 모듈로 데이터가 전송되면 이를 최종목적지로 전달하는 역할을 합니다. |
| Fire Store | 실시간으로 비정형 데이터를 저장 관리하는 No-SQL 방식의 데이터베이스입니다. |
AWS 클라우드 IoT 플랫폼
다음은 AWS IoT 아키텍처를 나타낸 블록도입니다. 이 중에서 Control Service의 경우 수 많은 IoT는 장치를 관리하는 기능을 담당하며 다음과 같은 프로토콜을 지원합니다.
- MQTT 메시지 전송
- HTTPS 전송
- LoRaWAN 네트워크 통신 기술
위의 그림과 같이 AWS IoT 플랫폼에 연결된 장치들은 아마존의 컴퓨팅서비스나 데이터베이스 서비스, 그리고 분석 플랫폼에 연결되어 다양한 서비스를 지원받을 수 있습니다.
IoT 플랫폼 기술은 스마트팩토리, 스마트팜, 스마트시티 등의 다양한 기술의 기반이 되는 사물인터넷 장치를 관리, 제어하는 기술입니다. 이 IoT Platform기술의 응용에 대해서는 아래 문서를 참고해주세요.